UEA补偿收缩混凝土的性能及应用Word格式.docx
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25和6:
25。
混凝土的凝结时间缩短了。
但是这种提前非常有限,不会影响施工。
掺入10%UEA的混凝土初,终凝时间分别为5:
10和l7:
15,与未掺UEA的普通混凝土相似。
总的
来说,掺UEA后,混凝上凝固前的性质与普通混凝上差不多。
所不同的是凝结时间稍短一些,塌落度损失稍快些.如果是远距离运输混凝土拌合物。
可在其中适当地加入缓
凝型减水剂,以改变混凝土的流变性能,适应施工要求。
(二)混凝土硬化后性质
1.限制膨胀率及影响因素
补偿收缩混凝土的限制膨胀率是这种混凝土最重要的性能,它的大小及收缩落差直接影响到工程的抗裂程度,是抗裂防渗的重要指标,合理的限制膨胀率为1.27~4.0×
104,亦即自应力值为0.2~0.8MPa。
保证足够大的限制膨胀率是确保工程不裂不渗的前提。
(1)混凝土膨胀性能与UEA掺量的关系
图2-4表明,随着UEA掺量的增加,UEA混凝土的限制膨胀率亦增大。
UEA掺量8-14%时,膨胀率为2-4×
10-4,自应力值为0.3~0.8MPa。
限制膨胀率试验是用10×
10×
30cm试件,中间放入Φ10mm钢筋,配筋率0.79%
(2)水灰比对混凝土膨胀率的影响
水灰比是影响混凝土强度的重要因素,而强度与膨胀之间有密切关系。
因此水灰比对膨胀率也一定有影响.图2-5中曲线表明,水灰比小,膨胀率大。
如果水灰比过大,膨胀发生在混凝土的塑性阶段,膨胀能被消耗于填充水分等留下的孔隙和其它方向的变形上,有效变形减少。
(3)粗集料对混凝土膨胀率的影响
表2-2列出了卵石和碎石对混凝上膨胀率和自应力值的影响。
由于碎石的表面粗糙,粘结面积大,与水泥之间的胶合力高,所以膨胀率比卵石混凝土小。
表2-2粗集料对混凝土膨胀率的影响
编号
石子
UEA
(%)
W/C
自由膨胀率(×
10-4)
限制膨胀率(×
10-4)/自应力值(MPa)
水养
标准养护
3天
7天
14天
28天
45天
60天
U30
卵石
0.52
3.75
5.85
6.29
7.69
8.17
8.75
1.90
/0.30
3.19
/0.50
3.20
3.43
/0.53
3.63
/0.56
4.30
/0.67
U4:
碎石
2.30
4.49
4.56
5.56
5.76
6.22
1.44
/0.23
l.88
1.66
/0.26
2.53
/0.39
2.87
/0.45
3.39
(4)不同配筋率对混凝土膨胀率和自应力值的影响
大量研究表明,在小配筋率范围内,自应力值随配筋率增加而增加。
表2—3是不同配筋率下混凝土的膨胀率和自应力值(C+UEA=380kg/m3)。
从表2-3可看出,当配筋率在0.4%~1.57%范围,限制膨胀率随配筋率增加而减小,自应力值增加
表2-3配筋率对混凝土膨胀率和自应力值的影响
配筋率
(%)
水中限制膨胀率(×
104)/自应力值(MPa)
l天
6月
U26
U27
U2a
0.24
1.57
3.4/O.15
1.7/0.36
1.8/0.50
5.1/0.22
2.1/0.44
2.3/0.64
5.6/0.24
2.4/0.51
2.7/0.75
6.2/0.27
2.8/0.60
2.9/0.80
6.3/0.27
3.1/0.86
6.7/0.28
3.2/0.68
3.3/0.91
(5)水泥用量对混凝土膨胀率的影响
表2-4是在三种不同水泥用量条件下,混凝上的膨胀率和自应力值的数据。
膨胀剂内掺13%,配筋率为1.08%。
试验表明,每立方米混凝上水泥用量多,含UEA量相对增多,其膨胀率大,自应力值也越高。
表2-4水泥用量对混凝土膨胀率的影响
水泥用量
(kg/3)
塌落度(cm)
3月
U29
U31
350
400
450
3.3
5.5
3.7
—
3.O/0.64
1.9/0.40
3.7/0.73
1.5/0.32
3.5/0.75
1.6/0.34
3.7/073
2.1/0.40
4.3/0.91
2.1/0.43
(6)养护方法对膨胀性能的影响
UEA混凝土的养护非常重要,应该引起使用单位的充分重视。
图2—6是五种不同养护制度与膨胀率之间的关系曲线。
长期在水中养护的试件可获得最大的膨胀率。
因为UEA水泥水化过程中,生成水化硫铝酸钙需要大量的水分,为了能更好地发挥UEA混凝士的效能,浇注后浇水养护10~14天是非常必要的。
2.强度与UEA掺量的关系
膨胀混凝土的强度分为自由膨胀强度和限制膨胀强度两种。
自由膨胀强度通常随着膨胀值的增加而下降。
而对限制膨胀强度则与上述规律不尽相同。
在限制条件下,一定的膨胀能够使混凝土结构更加密实,从而提高强度。
图2-7为自由膨胀条件下的抗压强度。
结果表明,随着UEA掺量增加,混凝上强度有所下降,符合膨胀混凝土的一般强度规律。
应该指出,在实际工程中UEA混凝土大多处于各种不同的限制状态,因此。
其强度值将比自由膨胀强度值高。
表2-5是自由膨胀和限制膨胀的强度值,其中限制膨胀的强度值是用lO×
10cm的试件带模养护到龄期,再破型。
不难发现限制条件下(限制配筋是联接模板的螺栓)混凝土的强度均大于自由条件下的值。
限制膨胀的强度高于自由膨胀强度的原因是:
水泥混凝土水化硬化时。
生成大量的钙矾石晶体,这种晶体随水化的进行不断长大、连生,在结晶压力下产生了混凝土的膨胀。
由于钙矾石是一种细长的柱状或针状晶体,所以这种晶体搭成的骨架结构中留下了许多孔隙。
在自由膨胀条件下钙矾石晶体生长得粗大,孔隙率也较大,强度受到一定影响。
相反,如果在限制条件下,钙矾石结晶受到内部应力的影响,颗粒很小,结晶之间的孔隙也较少,结构致密,因而强度比自由膨胀混凝上高,另外有研究表明,限制条件下混凝土中集料与水泥石界面结构也有改善。
实验结果表明,掺UEA的限制强度比自由强度高10~30%。
表2-5自由膨胀和限制膨胀的强度值
水泥+UEA
(kg/m3)
UEA(%)
混凝土配合比(水泥+UEA):
水:
砂:
石
塌落度
(cm)
自由膨胀强度(MPa)
限制膨胀强度(MPa)
U17
300
9
0.50:
2.08:
3.2
15.6
21.8
25.4
16.6
20.7
31.5
U18
13
6.0
13.3
18.0
29.0
16.8
22.0
34.4
U19
0.52:
1.73:
2.66
12.3
12.2
15.O
25.0
14.5
17.4
27.0
U20
8.9
11.8
17.8
10.0
22.4
U2l
1.37:
2.24
16.2
12.0
28.3
13.4
18.4
31.O
U22
>
20.0
14.4
19.3
11.6
17.9
29.3
通过大量试验,UEA掺量与膨胀和强度的关系如图2—8。
由图2—8可见,一般情况下,在水泥中内掺10—14%UEA可获得良好的膨胀性能,对强度影响不大,宜用于补偿收缩混凝土。
UEA掺量8—10%时,膨胀率偏小。
强度有所提高,适用
于配制普通防水混凝土。
UEA掺量在14-16%,膨胀率提高,而自由强度有所下降,适用于大限制或绝对限制的填充混凝土,在这种场合下,混凝土实际强度不但不会下降反而会由于限制条件的加大而提高。
掺12%UEA混凝土的抗拉强度:
3天1.9MPa,7天2.9MPa,28天3.4MPa,1年4.6MPa。
这说明UEA混凝上的强度发展是稳定可靠的。
(三)UEA混凝土其他性能
1.静弹模和泊桑比
掺12%UEA混凝土的静弹模为3.6162×
104MPa。
泊桑比为0.215,与普通混凝土大致相同。
2.混凝土与钢筋粘结力
按照港工混凝土有关标准,在混凝土中预埋Φ18×
200mm钢筋,在雾室中养护到龄期在压力机上拔出,计算得粘结力见表2-6。
表2-6混凝土与钢筋粘结力
序号
UEA掺量(%)
28天自由膨胀粘结强度(MPa)
28天限制膨胀粘结强度(MPa)
l
2
3
O
8
5.10/100
5.31/104
5.61/110
6.53/128
6.84/134
表2--6表明,无论是自由膨胀还是限制膨胀状态下,掺入UEA后的混凝土的粘结强度均高于普通混凝土,在限制膨胀条件下,更为明显。
3.抗冻性
按照混凝土冻融试验方法,掺有12%UEA的混凝上完全达到了抗冻标准,抗冻标号达M150。
4.抗渗性
抗渗试验的结果见表2-7。
UEA为内掺。
表2-7抗渗性
(kg/m3)
恒压时问(小时)
渗透高度(cm)
1.5MPa
2.0MPa
2.5MPa
3.0MPa
U61
U62
U63
380
11
8~10
1.5~2.5
6~8
注:
抗渗试体是自由试体。
掺入UEA后,抗渗能力明显增加,比普通混凝土提高1-2倍,这正是UEA混凝土的特点之一。
所以它可以作为抗裂防渗的结构材料。
5.钢筋锈蚀试验
将Φ16×
50mm的光而钢筋预埋入UEA膨胀混凝土内,养护至28天,60天和1年分别破型观察,钢筋无丝毫锈斑。
分析表明,UEA水泥浆体的PH值>
12.5,不会锈蚀钢筋。
6.耐酸碱侵蚀试验
耐酸碱侵蚀试验是参照了日本有关标准,将养护28天后的混凝土试件分别放人0.02N硫酸水溶液和0.05N氢氧化钠水溶液中,定期测定其强度,与同龄期水中试件相对照。
结果见表2-8。
表2-8耐酸碱侵蚀试验
骨料最大粒径
(mm)
溶液
抗压强度(MPa)
2月
4月
1年
2年
水
硫酸
碱
54
62
66
63
60
67
6l
7l
65
73
75
74
酸碱溶液中的试件强度不但没有下降,而且都有增加。
这是由于UEA混凝土致密不透水,Na+、SO42-离子难以渗入内部,故可用于海工工程,以提高它的耐久性。
7.碳化试验
表2—9是28天碳化试验结果,从表中实验数据可以看出,随着限制膨胀率的提高,碳化速度减小,掺加UEA的补偿收缩混凝土均比空白混凝土抗碳化能力强。
表明UEA补偿收缩混凝土的耐久性优于普通混凝土。
另外,掺加粉煤灰,碳化速度有所加快,但同样遵循限制膨胀率与碳化速度之间的规律。
表2-9碳化试验
%
粉煤灰
碳化深度
碳化速
度系数
1d
3d
5d
7d
S-1
0.2333
0.3000
0.3333
0.3670
6.55
1.29
S-3
0.4667
1.5333
1.6667
1.7333
5.14
0.97
S-5
0.9000
2.1333
2.3000
2.4000
2.21
0.42
S-6
56
0.5667
1.6000
1.9667
2.1000
4.92
0.93
8.UEA水泥的水化热
按BG2022-80测定水泥水化热结果见表2-10。
由表可见,在水泥中掺入UEA后。
水泥用量减少,其水化热比空白水泥降低7~9卡/克,这对减少大体积混凝土温差效应是有利的。
表2-10UEA水泥的水化热
水泥品种
水泥组成
水化热(卡/克)
PC
Q1
Q2
Q3
Q4
邯郸525
普硅水泥
琉璃河425
矿渣水泥
100
88
40
42
77
70
59
50
9.UEA对水泥和外加剂的适应性
(1)对水泥的适应性
原则上讲,UEA可掺入五大水泥中使用,从工程质量出发,更宜加入到32.5MPa以上的普通硅酸盐水泥和矿渣水泥中使用。
另外,经过这几年工程实践,证明UEA对某些牌号的水泥有不适应性,因此使用UEA前,应做试配。
表2—11和表2—12列出的数据是几种不同产地的硅酸盐水泥和矿渣水泥掺入UEA后的强度值和膨胀率。
表2-11对水泥的适应性
U2
U4
U14
U15
U16
邯郸525#普硅
琉璃河425#矿渣
广州425#普硅
巢湖425#普硅
江南525#纯硅
23
8.7
11.7
20.2
27.7
27.1
17.1
26.9
34.7
32.1
/
41.5
39.7
27.5
36.5
57.0
40.8
27.4
38.1
43.6
表2-12对水泥的适应性
编
号
配筋
率
10--4)
10-4)/自应力值(MPa)
水中
雾室
6O天
U4l
邯郸普硅525#
0.79
5.86
9.51
4.98
/0.65
U42
琉璃河矿渣425#
1.72
4.17
3.93
4.68
5.60
4.02
/0.22
1.88
/0.29
3.267
3.37
/0.52
U43
广州普硅425#
0.56
2.65
4.28
6.35
8.21
9.30
9.41
2.1/
3.6/
0.39
3.9/
0.43
3.8/
4.0/
0.45
U45
江南纯硅525#
2.05
3.27
5.21
6.20
7.05
7.15
2.4/
0.27
4.7/
5.6/
0.62
5.4/
0.60
5.3/
0.59
试验说明:
掺UEA混凝上7-14天的膨胀量占总膨胀量的80%,在60天时基本发挥完。
在14-60天期间有微小膨胀,能够补偿混凝土的干缩和一定程度的冷缩。
而强度稳定上升,无倒退现象。
分析两表中数据发现,UEA加入不同产地、不同品种的水泥中,其规律是:
标号高的水泥强度高,限制膨胀率大,反之则小些;
对于自由膨胀。
水泥标号越低,一般膨胀越大。
原因是这样的,UEA水泥由强度组分和膨胀组分两部分组成,分别起着强度和膨胀的作用。
在自由膨胀条件下,水泥的膨胀不受任何阻力,完全靠强度组分与膨胀组分的协调发展来实现。
如果水泥标号较低,强度组分起的作用或发展速度相应较少,这样会造成水泥过量膨胀,混凝土的强度较低。
(2)对外加剂的适应性
目前工程中已广泛使用混凝上外加剂,各种类型的缓凝减水剂、早强剂、防冻剂的使用更为普遍。
前面曾提到。
在水泥中掺人UEA后凝结时间缩短,塌落度损失有些增加,因此在对凝结时间和塌落度损失有特殊要求的工程中,可将UEA与缓凝型减水剂联合使用,以满足工程要求。
在此我们选用了几种较常用的外加剂进行了适应性试验。
结果见图2-9和表2-13。
表2—13对外加剂的适应性
外加剂掺量
W/C
自山膨胀(×
104)
104)/自应
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